Научници Националног истраживачког нуклеарног универзитета МИФИ истражили су својства фулеренових нано-цевчица или такозваног „угљеничног грашка“ приликом растезања. Испоставило се да такво деловање претвара полупроводник у метал.
Подаци добијени у току истраживања помоћи ће у разради компликоване наноелектронике. Резултати рада могу да се искористе за прављење електромеханичких прекидача и сензора, резонансно-тунелских диода и логичких елемената за микрошеме. Научни чланак објављен је у часопису „Дијамант и сродни материјали“ (Diamond and Related Materials).
Метале обично карактерише висока топлотна и електропроводљивост, повећани електрични отпор приликом загревања и метални одблеск.
Ова својства условљена су прусуством слободних електрона који могу да се крећу под дејством електричног поља. Зато се материјали сложеног састава који имају слободне електроне понашају попут метала.
У последње три деценије било је синтетисано мноштво нових угљеничних материјала, међу којима и нано-цевчица испуњена фулеренима. Због сличности са махуном испуњеном зрнцима грашка прозвали су је „угљенични грашак“.
„Испоставило се да ’угљенични грашак‘ може да се користи и као полупроводник и као метал“, објашњава доцент Катедре за физику кондензованих средина Универзитета НИНУ МИФИ Константин Катин. „Довољно је да га истегнете свега на 4 одсто да се појаве метална својства. Висока еластичност грашка му омогућава да лако подноси такво истезање.“
Растојање између фулерена и површине нано-цевчице је тако мало да облаци електрона могу да проничу из нано-цевчице у фулерене и обратно. Ова појава се назива хибридизација. Степен хибридизације одређује електронска својства уређаја који могу да се направе на основу угљеничног грашка.
„Све одређује међусобни однос енергије електрона из нано-цевчице и фулерена“, каже доцент Катедре за физику кондензованих средина Универзитета НИНУ МИФИ Михаил Маслов. Наша нано-цевчица је прво била полупроводник и имала је енергетску пукотину. Електрони и фулерени нису могли да испуне ту пукотину, пошто нису поседовали одговарајућу енергију. Ипак, додатак механичког напона је мењао слику: енергетски ниво се померао и „грашак“ је испољавао својства метала.
Данас за производњу сложених наноелектронских уређаја мора да се користи мноштво разних материјала — како метала, тако и полупроводника. Ипак, подаци научника НИНУ МИФИ потврђују да се они могу заменити једним јединим једињењем — „угљеничним грашком“, подвргнутим разним механичким напонима. То ће омогућити да се поједностави склоп резонансно-тунелских диода, генератора терахерцовог зрачења, електронских прекидача и сензора.